一种车轮圆周外形测量辅助装置的设计

詹凌峰

摘要：在进行车轮异常磨耗跟踪测量的过程中，需要反复抬升沉重的动车组轮对，目前市场上缺乏此类设备，仅依靠人力垫高液压千斤顶，效率低下且不安全。所以根据生产过程中遇到的实际问题，本文设计了一种车轮圆周外形测量辅助装置，可实现动车组轮对自动升降的功能，完成动车组车轮圆周外形的测量工作。

Abstract： In the process of tracking and measuring abnormal wheel wear， heavy EMU wheels need to be lifted repeatedly. Currently， there is no such equipment in the market. It is inefficient and unsafe to rely on manpower to raise hydraulic jacks. Therefore， according to the actual problems encountered in the production process， an auxiliary device for measuring the circumference of the wheel was designed in this paper， which can realize the automatic lifting function of the wheels of the EMU and complete the measurement of the circumference of the wheel of the EMU.

关键词：车轮外形;测量装置;升降装置

Key words： wheel profile;measuring device;lifting device

中图分类号：U270.7                                      文献标识码：A           ;                       文章编号：1674-957X（2020）24-0094-02

0  引言

目前，随着中国铁路事业的高速发展，与钢轨直接接触摩擦的车轮的损耗和安全问题也日益凸显[1]。为了能够实时监测车轮的磨耗情况，确保列车的行车安全，就必须定期测量车轮圆周外形[2]。在现有技术中，针对车轮圆周外形的测量往往要将轮对抬升离开钢轨，使车轮能在不拆卸的情况下完成完整的圆周运动，进而利用人工手持测量仪进行测量。但抬升车轮缺乏专用的辅助装置，现阶段需要将液压千斤顶垫在数层钢板叠加累计1m高的垫板上，再手动撬升千斤顶顶起车轮，人为转动被抬升的车轮，完成测量。但一列16编组的动车组有64个轮对需要测量，人工抬升轮对再测量的效率较低，且无法做到匀速转动车轮使得测量精度较低。

针对目前动车组车轮检测辅助装置的不足，为了克服上述现有动车组车轮圆周外形测量过程中人力叠放钢板垫高千斤顶不方便、不安全的问题和人为无法匀速转动被抬升车轮导致测量精度低的问题，本文设计了一种新型的动车组圆周外形测量辅助裝置，以解决目前车轮圆周测量辅助装置移动不便捷、安全性低和转动车轮非匀速的问题，能有效提高测量车轮圆周外形的安全性、效率和精度。

1  设计的要求

为了能够顺利的完成不同型号动车组车轮圆周外形的测量工作，本装置必须满足以下几点要求：

①设备应满足动车所针对轮对作业的作业标准，升降装置的抬升能力可将轴重最大的转向架轮对抬升至所需的工作高度，以便于轮对能够自由转动完成测量车轮圆周外形的工作。

②设备应适配于轨道桥下的空间，容许升降装置自由进出测量区域。

③设备必须具备安全防护装置，保证在测量车轮圆周外形时人员和设备的安全。

④设备应能满足各类型号的动车组车轮圆周外形测量作业的需求。

2  装置结构设计与实施过程

2.1 结构设计

在充分考虑装置的设计要求[3]和现有技术[4]的基础上，本文研制了一种车轮圆周外形测量辅助装置，其结构如图1所示，其从下到上主要包括了手推车底座、传动装置和液压升降柱三部分：

2.1.1 推车底座

本车轮圆周外形测量辅助装置下部是一个装有可手动锁止万向轮的手推车，在手推车上设置有支撑架和控制面板。手推车主要作用是为了更便捷的完成整列车的车轮外形测量，如在1号车的1轴开始测量，需要人力搬移设备到8号车，甚至到16号车，则费时费力，效率极低。另外在支撑架上设有横移滑轨，针对不同类型的车轴时，可以使用控制面板控制横移电机，使横移电机在不同的工况下正向或反向转动，从而实现液压升降柱在横移滑轨上的往返移动，满足不同类型动车组车轮外形的测量任务。

2.1.2 传动装置

传动装置由移动传动装置和转动传动装置两大部分组成。移动传动装置由横移电机、传感器、锥齿轮和丝杠组成，主要作用是横移电机上的传感器接受控制面板的指令，控制横移电机转动，依靠锥齿轮和丝杠控制液压升降柱沿着横移滑轨进行往返移动，改变液压升降柱上支撑台之间的距离，从而适配不同型号动车组车轴的需求。转动传动装置由转动电机、传感器和滚轮组成，主要作用是转动电机上的传感器接受控制面板的指令，控制转动电机转动，依靠滚轮与车轴之间的挤压摩擦力，带动车轴转动，从而实现控制轮对的匀速转动，保障车轮圆周外形测量时的精准度和可靠性。

2.1.3 液压升降柱

本车轮圆周外形测量辅助装置上部是一个设有支撑台和滚动滑轮的抬升液压柱。如图2所示，升降液压柱安装在底座的横移滑轨上，接受横移电机的控制实现升降柱的横向移动来满足不同类型轮对的需求。横移电机和转动电机上装有控制传感器，可人为控制液压升降柱的横向移动和垂直升降，以及车轴的匀速滚动。

2.2 实施过程

以抬升过程为例说明装置的实施过程。首先需要人为推动装置进入需要测量车轮外形的轨道桥下，操纵控制面板使横移电机通过锥齿轮和丝杠的传动，调整液压升降柱的位置对齐凹型支撑台与车轴上能承受较大压力的部位，锁住万向轮。其次，根据测量需求在操纵面板上设定好需要将轮对抬升的高度，使液压升降柱上升到设定高度顶起轮对。最后，释放动车组需要测量车轮圆周外形的停放制动，使轮对可以在外力驱动下自由转动，之后再将测量仪触头压在旋转的车轮踏面上即可完成安全、便捷、精确的车轮圆周外形测量。

3  装置适用条件及主要技术参数

3.1 装置适用条件

我国的动车所遍布全国各地，由于我国幅员辽阔，南北、东西各地的气候也天差地别，所以各种型号的动车组在结构上也存在颇大的差异，因此本装置为了能够适用于各型号动车组的结构需求，应综合考虑各类影响测量的因素，具体适用条件如表1所示。

3.2 装置主要技术参数

随着动车组列车运行里程的增加，动车组车轮的直径会由大到小变化，另外各地动车所轨道桥的规格有所差异，所以不同车轮在测量时需要抬升的高度不一致。另外，在测量车轮圆周外形时必须缓慢的旋转车轮才能保障有足够的精确度，所以旋转电机不需要太快的转速，但动车组轴重较大所以装置需要较大的起重能力。另外为了优化工作人员的作业环境，需要将装置的工作噪声控制在人体舒适的范圍内。装置的具体技术参数如表2所示。

4  结论

本文介绍的实用型车轮圆周外形测量辅助装置通过横移电机控制液压升降柱在横移滑轨上横向移动，实现调整液压升降柱上支撑台和滚轮与车轴的接触位置，从而适配各类车轴;通过液压升降柱的上移抬升车轴和车轮，使得车轮与钢轨脱离接触;再通过旋转电机驱动滚轮，实现车轴和车轮的匀速转动，便于加在车轮上测量圆周外形的仪器能充分发挥其测量精度高的优势，确保测量数据的可靠性。以上作用均由装在可移动手推车上的控制面板控制实现，实现了安全、便捷、精确测量动车组车轮圆周外形的目的。

参考文献：

[1]侯茂锐，刘丰收，胡晓依，张志波，成棣，方兴.我国典型高速铁路轮轨型面变化规律及匹配特性[J].中国铁道科学，2020，41（04）：99-107.

[2]高速动车组整车试验规范[S].中华人民共和国铁道部，2008.

[3]闻邦椿.机械设计手册[M].机械工业出版社，2010.

[4]田海群，邓传福，刘鸿印.一种转向架升降装置的研制[J].机械工程师，2016（01）：183-184.